Problema resuelto de Química: Cinética químicaSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2023 · Julio

a) Ritmo de consumo de A y B. La velocidad de reacción se define a partir de los coeficientes estequiométricos:$$v = -\frac{d[\text{A}]}{dt} = -\frac{d[\text{B}]}{dt} = \frac{d[\text{C}]}{dt} = \frac{d[\text{D}]}{dt}$$Como A y B tienen el mismo coeficiente (1), por cada molécula de A que reacciona lo hace una de B: se consumen a la misma velocidad. Que la velocidad no dependa de $[\text{B}]$ (orden 0 en B) no significa que B no se consuma. FALSO.

b) Volumen a la mitad. Al reducir el volumen a la mitad (a temperatura constante), los moles de A no cambian y su concentración se duplica: $[\text{A}]' = 2[\text{A}]$. Como la velocidad depende del cuadrado:$$v' = k\,(2[\text{A}])^2 = 4\,k[\text{A}]^2 = 4v$$La velocidad se hace cuatro veces mayor, no el doble. FALSO.

c) Unidades de $k$. Despejando de la ecuación de velocidad:$$k = \frac{v}{[\text{A}]^2} \;\Rightarrow\; [k] = \frac{\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}}{(\text{mol}\cdot\text{L}^{-1})^2} = \text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$$Es decir, $\text{concentración}^{-1}\cdot\text{tiempo}^{-1}$. Las unidades $(\text{tiempo})^{-1}$ corresponden a una reacción de orden 1, y esta es de orden 2. FALSO.

d) Efecto de la temperatura. Según la ecuación de Arrhenius,$$k = A\,e^{-E_a/RT}$$al aumentar $T$ disminuye $E_a/RT$ y la constante de velocidad aumenta. Según la teoría de colisiones, a mayor temperatura las moléculas se mueven más deprisa, chocan más a menudo y, sobre todo, es mayor la fracción de choques con energía suficiente para superar la energía de activación. Con $k$ mayor y las mismas concentraciones, la velocidad aumenta. VERDADERO.